УСТРОЙСТВО АБРАЗИВНО-ПОРОШКОВОЙ ОЧИСТКИ ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО ПРОКАТА ОТ ОКАЛИНЫ Российский патент 1997 года по МПК B21B45/04 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к прокатке, волочению и очистке проката от окалины.

Известно устройство для очистки проката от окалины (Патент РФ N 2030939, опубл. 20.03.95 в БИ N 8). Это устройство содержит камеру уплотнения абразивного порошка, имеющую входное и выходное отверстие для абразивного порошка и очищаемого проката, шнек для нагнетания абразивного порошка в камеру уплотнения с приводом вращения, расположенный внутри камеры уплотнения.

Недостаток этого устройства: обеспечение в основном продольного микрорельефа очищенной поверхности, появление участков с разным качеством удаления окалины, так как из-за встречающейся в практике кривизны (непрямолинейности) по длине проката не достигается полная равномерность давления порошка по его окружности. Опытом работы установок АПО выявлено, что при получении продольного и поперечного микрорельефа очищенной поверхности ускоряется процесс очистки, сокращается технологическая линия, улучшается качество поверхности.

Получить указанный микрорельеф в данном устройстве невозможно, так как абразивный порошок относительно поверхности прутка не вращается.

Наиболее близким к заявляемому нами техническому решению является устройство абразивно-порошковой очистки цилиндрического проката от окалины (межд. заявка PCI/SU 90/00057, дата подачи 20.02.90, N межд. публ. WO 91//12907, дата межд. публ. 22 августа 1991 г.).

Это устройство, содержащее шнековый механизм нагнетания абразивного порошка и проходное отверстие для транспортирования очищаемого проката, выполнено в виде двух последовательно расположенных соосных секций, торцевые поверхности которых, обращенные друг к другу, установлены с зазором.

Устройство-прототип имеет следующие недостатки. Во-первых, оно не обеспечивает равномерности давления абразивного порошка относительно оси очищаемого проката, так как шнековый механизм сообщает нагнетаемому порошку, главным образом, осевую составляющую скорости, а вращение массы порошка вокруг оси проката, осуществляемое только за счет сил трения между частицами порошка и внутренней поверхностью камеры уплотнения, мало эффективно.

Во-вторых, в конструкции устройства-прототипа не предусмотрено уплотнение в зазоре между торцами секций для исключения просыпания частиц абразивного порошка в этот зазор. Из-за просыпания порошка уменьшается давление порошка и, как следствие, снижается эффективность удаления окалины, что вызывает ухудшение качества очищаемой поверхности. Кроме того, индивидуальный привод каждой секции удорожает стоимость изготовления устройства.

Основная цель изобретения устранить указанные недостатки устройства-прототипа: получить более качественную поверхность очищаемого проката за счет повышения эффективности воздействия на нее абразивного порошка путем создания условий для вращения массы порошка относительно оси проката и устранения просыпания порошка в зазор между секциями. Кроме того, дополнительная цель изобретения удешевить стоимость устройства за счет упрощения конструкции привода шнека.

Поставленная основная цель достигается тем, что в устройстве абразивно-порошковой очистки цилиндрического проката от окалины со шнековым механизмом нагнетания абразивного порошка и проходным отверстием для транспортирования очищаемого проката, выполненном в виде двух последовательно расположенных снабженных приводом вращения соосных секций, торцевые поверхности которых, обращенные друг к другу, установлены с зазором, согласно изобретению первая секция выполнена в виде коническо-цилиндрической втулки с продольными канавками на конической и цилиндрической частях, внутри которой расположен шнек с наружными витками по конической и цилиндрической поверхностям, а вторая секция содержит сменную эксцентриковую втулку, установленную неподвижно внутри шпинделя, снабженного приводом вращения, при этом на обращенных друг к другу торцевых поверхностях первой и второй секций установлены кольцевые постоянные магниты противоположной полярности.

Дополнительная цель изобретения достигается тем, что привод вращения выполнен общим для обеих секций и для шпинделя с эксцентриковой втулкой.

Указанные технические решения обеспечивают следующие преимущества предполагаемому изобретению.

Наличие эксцентриковой втулки, установленной неподвижно внутри вращающегося шпинделя, позволяет осуществить более эффективное вращение массы порошка вокруг очищаемого проката по сравнению с соосной рабочей камерой, устранить неравномерность давлений между порошком и очищаемой поверхностью относительно оси проката, вызванную возможной кривизной по длине или осевой несимметрией его цилиндрического профиля, что улучшает качество очистки проката. Выполнение первой секции в виде коническо-цилиндрической втулки с продольными канавками на конической и цилиндрической частях, препятствует вращению массы порошка по окружности в первой секции и способствует его продвижению вперед, что обеспечивает эффективное нагнетание порошка и качественную очистку проката. Выполнение шнека конически-цилиндрическим с наружным винтовым каналом обеспечивает более надежную транспортировку порошка и создает давление не только на цилиндрической части втулки, но и на конической, что способствует нагнетанию порошка в эксцентриковую втулку второй секции, ускоряет процесс очистки и делает ее более эффективной, чем при обычном цилиндрическом шнеке. Установка на торцах секций постоянных кольцевых магнитов противоположной полярности исключает просыпание порошка в зазор между секциями за счет магнитного поля, возникающего между полюсами этих магнитов, что повышает эффективность воздействия порошка на очищаемую поверхность и, как следствие улучшает качество очистки проката.

Выполнение общего привода для обеих секций и шпинделя с эксцентриковой втулкой упрощает изготовление установок, делает ее более компактной и дешевой.

Патентный поиск, проведенный за 1955-1995 гг. по классам: B 21 B 45/04, B 21 C 43/07 выявил изобретение а.с. N 975134 (опубл. 23.11.82 в БИ N 43) "устройство для очистки проволоки или круглого проката", в котором использованы кольцевые постоянные магниты. Однако в отличие от заявленного нами устройства, они установлены не с целью перекрытия магнитным полем зазора, а для создания внутри устройства магнитного поля; их установка конструктивно выполнена совершенно иначе: они расположены не рядом друг с другом, а по торцам рабочей камеры, т.е. разнесены на максимально возможное расстояние, при этом они установлены подвижно вдоль оси рабочей камеры. Поэтому считать, что признак заявленного нами устройства, связанный с установкой кольцевых постоянных магнитов, не совпадает с отличительным признаком выявленного аналога.

На фиг. 1 показан основной продольный разрез осевой вертикальной плоскостью; на фиг. 2 вид сверху на привод с цепями и кулачковую муфту предельного момента.

Устройство абразивно-порошковой очистки цилиндрического проката от окалины (фиг. 1) содержит камеру уплотнения 1, в которой расположено окно 2 для загрузки абразивного порошка 3 через трубу 4 воронки (на фигуре не показана); механизм нагнетания 5 абразивного порошка 3 в камеру уплотнения 1, состоящий из шнека 6 с наружным винтовым каналом 7, ввинченного в заглушку 8 втулки 9, вращающейся в корпусе 10 на конических роликоподшипниках 11, 12, на которую на шпонку 13 посажена звездочка 14; эксцентриковую головку 15, состоящую из шпинделя 16, установленного во втулке 17 на шариковых подшипниках 18, 19, в котором на шпонке 20 посажена сменная эксцентриковая втулка 21, а с левого конца крепится на болты 22 направляющая капролактановая втулка 23 и на шпонку 24 посажена звездочка приводного механизма 25.

Камера уплотнения 1 на болты 26 крепится ко втулке 17, которая, в свою очередь, на болты 27 крепится к неподвижному корпусу 28. Корпуса 10 и 28 неподвижно крепятся к ребрам рамы 29 и 30.

Зазоры в конических роликоподшипниках 11, 12 регулируются набором прокладок 31, установленных между корпусом 10 и крышкой 32. Шариковые подшипники 18, 19 установлены через распорные втулки 33, 34, 35 и фиксируются гайкой 36, навинченной на шпиндель 16. Конические подшипники 11, 12 смазываются густой смазкой типа солидол через масленку 37 корпуса 10, а шариковые подшипники 18, 19 смазываются при сборке. Для уплотнения в крышках 38, 32, 39 и камере уплотнения 1 установлены резиновые манжеты 40, 41, 42, 43.

Между втулкой 9, эксцентриковой вращающейся головкой 15 и камерой уплотнения 1 установлены кольцевые постоянные магниты, соответственно 44 и 45, а зазоры регулируются наборами прокладок 46, 47, установленных соответственно между втулкой 17 камерой уплотнения 1 и втулкой 17 корпусом 28.

Привод устройства абразивно-порошковой очистки проката от окалины (фиг. 2) содержит двигатель, муфту упругую втулочно-пальцевую (на фигурах не показаны), редуктор 48 с двусторонним тихоходным валом 49 и цепями 50, 51. Кулачковая муфта 52 привода шнека 6 (фиг. 1) установлена на левом конце вала 49, а на правом звездочка 53 привода эксцентриковой головки 15 (на фиг. 1), закрепленной гайкой 54.

Муфта 52 состоит из ступицы 55, посаженной с помощью шпонки 56 на вал 49 редуктора 48 и закрепленной гайкой 57, звездочки 58 с кулачками 59, посаженной по скользящей посадке на втулку 60, собственно кулачковой муфты 61, посаженной с помощью шпонки 62 на ступицу 55, пружины 63, шайбы 64 и гаек 65. Крутящий момент от звездочек 58, 53 вала 49 редуктора 48 цепями 50, 51 передается звездочками 14, 25 (на фиг. 1). Натяжники цепи на фигурах не показаны. Очищаемый прокат 66.

Устройство работает следующим образом.

Очищаемый прокат 66 (фиг. 1) вводят передним концом в отверстие полой втулки 9, пропускают через сквозные отверстия внутри шнека 6, эксцентриковой втулки 21 и направляющей капролактановой втулки 23 и закрепляют в механизме протягивания (на фигурах не показан). Включают привод вращения редуктора 48 и одновременно начинают протягивать очищаемый прокат 66 через устройство; начинается процесс очистки проката 66 от окалины. При этом шнек 6, получая вращение от заглушки 8 втулки 9, нагнетает абразивный порошок 3 из трубы бункера 4 в камеру уплотнения 1 и эксцентриковую втулку 21, которая получает вращение от шпинделя 16. Благодаря уменьшению площади поперечного сечения при переходе от цилиндрической к конической части камеры уплотнения 1 и эксцентриковой втулки 21, происходит уплотнение абразивного порошка 3, эффективность которого повышается за счет наличия винтовой нарезки на конической части шнека и продольных канавок на конической части втулки 1. Прокат 66 начинает очищаться от окалины. Вследствие вращения массы порошка с эксцентриситетом относительно оси очищаемого проката 66 в эксцентриковой втулке 21, идет более эффективная очистка поверхности проката 66, чем на выходе из камеры уплотнения 1. Вынос частиц абразивного порошка 3 из эксцентриковой втулки 21, в результате сил трения с поверхностью очищаемого проката 66 происходит значительно медленнее, чем из камеры уплотнения 1, так как направляющая капролактановая втулка 23 выполнена по форме поперечного сечения проката 66 с небольшим зазором, а проходное отверстие на выходе из камеры уплотнения 1 имеет значительно большее сечение.

Между кольцевыми постоянными магнитами 44, 45, противоположные полюса которых обращены друг к другу, возникает магнитное поле, которое препятствует просыпанию частиц абразивного порошка 3 в зазор между ними. Это способствует поддержанию стабильного давления порошка и тем самым повышает эффективность очистки поверхности проката от окалины.

Сопротивление вращению шнека 6 возрастает до величины, соответствующей предельному моменту, передаваемому кулачковой муфтой 52 (фиг. 2) и усилию пружин 63, оказывающегося недостаточным для удержания кулачков 59 звездочки 58 и собственно кулачковой муфты 61 в зацеплении. При дальнейшем вращении последние выходят из зацепления, сжимая пружину 63, то есть ведущая часть продолжает вращаться, а ведомая останавливается вместе со шнеком 6 (фиг. 1), поддерживая в камере уплотнения 1 и эксцентриковой втулке 21 заданное давление абразивного порошка 3. При этом эксцентриковая головка 15 продолжает вращаться, не прекращая процесс очистки проката 66 от окалины. После уменьшения давления в камере уплотнения 1, вследствие выноса частиц порошка 3 силами трения через отверстие направляющей капролактановой втулки 23, сопротивление вращению шнека 6 уменьшится и кулачки 59 звездочки 58 и собственно кулачковой муфты 61 придут в зацепление под воздействием пружины 63 и ведомая часть начнет вращаться вместе со шнеком 6, нагнетая абразивный порошок 3 в камеру уплотнения 1 и эксцентриковую втулку 21. Порошок 3, выходящий из отверстия в направляющей капролактановой втулке 23, попадает в систему циркуляции и сепарации (на фигурах не показана), где очищается окалины и вновь поступает в устройство через воронку и трубу бункера 4 для многократного использования.

Использование: абразивная очистка проката от окалины в условиях вращения массы порошка относительно оси проката. Сущность: устройство выполнено в виде двух соосных секций, последовательно установленных и снабженных приводом вращения, торцевые поверхности которых, обращенные друг к другу установлены с зазором. Первая секция выполнена в виде втулки с внутренней цилиндрическо-конической поверхностью и продольными канавками на конической и цилиндрической частях, внутри которой размещен шнек с коническо-цилиндрической винтовой поверхностью. Вторая секция содержит сменную эксцентриковую втулку, жестко закрепленную внутри шпинделя, имеющего привод вращения. На обращенных друг к другу торцевых поверхностях секций установлены постоянные концевые магниты противоположной полярности. Кроме того, привод вращения может быть выполнен общим для обеих секций и для шпинделя. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство абразивно-порошковой очистки цилиндрического проката от окалины со шнековым механизмом нагнетания абразивного порошка и проходным отверстием для транспортирования очищаемого проката, содержащее две соосные секции с приводом вращения, последовательно установленные с зазором между их торцевыми поверхностями, обращеннными друг к другу, отличающееся тем, что первая секция выполнена в виде втулки с коническо-цилиндрической внутренней поверхностью и продольными канавками на конической и цилиндрической частях, внутри которой размещен шнек с коническо-цилиндрической наружной винтовой поверхностью, внутри второй секции размещен шпиндель с приводом вращения, на внутренней поверхности которого жестко закреплена сменная эксцентриковая втулка, при этом на обращенных друг к другу торцевых поверхностях секций установлены кольцевые постоянные магниты противоположной полярности. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что привод вращения секций и шпинделя выполнен общим.